CN108638913B - 一种中速磁浮牵引***动力配置方法 - Google Patents

一种中速磁浮牵引***动力配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种中速磁浮牵引***动力配置方法，一节车辆采用一套牵引***；牵引***至少包括：一台牵引逆变器；一节车辆配置6台悬浮架，其中4台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，所述4台悬浮架左右两侧布置的8台直线电机作为直线电机单元；所述中间4台悬浮架同侧的4台直线电机串联，然后将两侧串联后的直线电机并联；所述直线电机单元输入端与牵引逆变器输出端相连；本发明的方法满足直线电机的功率设计要求和磁浮车的牵引能力设计要求。最大程度的实现了车辆的轻量化，并提高了车辆悬浮及载客能力。

Description

一种中速磁浮牵引***动力配置方法
技术领域
本发明属于列车牵引***控制领域，特别涉及一种磁悬浮列车牵引控制***动力配置技术。
背景技术
中低速磁浮列车相对于地铁、低地板等传统的城市轨道交通有着各方面的优势，舒适性高、超小半径曲线通过能力、极强的爬坡能力以及较为低廉的造价，都促使中低速磁浮成为目前最受青睐的轨道交通制式，有着良好的发展前景。由于目前所普及的地铁、轻轨等城市轨道交通速度普遍较低，而城郊运输对于速度有着更高的要求，中低速磁浮正好填补了地铁与高铁之间的空白。目前国内外中低速磁浮列车是基于DC1500V供电制式，由于悬浮***悬浮能力有限，若对所有悬浮架采用传统全动力单元的配置，由于设备数量的增加，将制约磁浮车辆的悬浮载客能力，故在满足牵引能力的前提下最大程度的实现车辆轻量化成了首要问题，此方案不仅可以更好的适应车体下方的有限空间，更重要的是还能提高磁浮列车载客能力。
目前大多数中低速磁浮列车在一套牵引***的基础上，采用全动力单元配置，即在所有悬浮架两侧均安装牵引电机提供动力。对于六台悬浮架，若每台悬浮架设置左右两侧各配置1台直线电机，一个牵引逆变器则通过六串两并控制方式控制12台直线电机。(1)中速磁浮需要达到得速度等级为120km/h，牵引逆变器容量大约为864kVA，同时配置牵引电机数量为12台，所需牵引电机所需容量仅为72kVA。若按此动力配置方式，牵引电机设计容量利用率较低，每个悬浮架下的设备大部分空间将由牵引电机占据，不利于车体下方有限空间内其他设备的布置。(2)由于直线电机数量增多，必然导致磁浮车辆整体质量的增加，这也就意味着车辆在悬浮能力一定的情况下，载客能力在十分有限的情况下还会进一步降低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种中速磁浮牵引***动力配置方法，采用单节车单牵引***四动两拖的动力分配方案，以解决目前悬浮能力有限、车下空间不足，无法安装车下相关设备等问题。
本发明采用的技术方案为：一种中速磁浮牵引***动力配置方法，一节车辆采用一套牵引***；所述牵引***至少包括：一台牵引逆变器；
一节车辆配置6台悬浮架，其中4台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，所述4台悬浮架左右两侧布置的8台直线电机作为直线电机单元；
所述中间4台悬浮架同侧的4台直线电机串联，然后将两侧串联后的直线电机并联；
所述直线电机单元输入端与牵引逆变器输出端相连。
进一步地，所述6台悬浮架以该节车辆中部对称分布。
更进一步地，在该节车辆6台悬浮架中的中间4台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机。
进一步地，所述牵引***还包括：一个高压分线箱、一个高压电气柜、一个电抗器箱以及一个三相辅助逆变器；所述高压分线箱接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为六路，第一路经电抗器后输入牵引逆变器，第二路直接输入牵引逆变器，第三路与第四路与DC330V相连，第五路与第六路与三相辅助逆变器相连。
进一步地，所述每台直线电机端电压为275V。
本发明的有益效果：本发明采用单节车六台悬浮架四动两拖的配置方案，其中仅中间四台悬浮架提供牵引动力，在四台悬浮架两侧共配置8台直线电机，以达到中速磁浮列车的牵引能力设计要求；具有以下优点：
(1)单节车配置六台悬浮架，保证了磁浮车辆具有较好的曲线通过性能；
(2)六台悬浮架上配置8台直线电机，单台电机容量约为108kVA，最大牵引力约4kN，达到120km/h速度时的牵引力约3.2kN；单节磁浮车达到最大设计时速的阻力约5kN，所以直线电机的特性设计和数量足以满足磁浮车辆120km/h速度下所需牵引力，保证了牵引加速度，使磁浮车辆具有达到设计速度运行的能力；
(3)对单节车六台悬浮架动力进行合理分配，走行机构整体上形成四动两拖的配置方案，在只采用一套牵引***的基础上保证了120km/h速度等级所要求的牵引力，还提高了牵引电机容量的利用率；动力单元与非动力单元以车体横线中心线为界对称布置，使得牵引和制动工况下各悬浮架受力分配更合理；
(4)8台直线电机布置在动力单元内四台悬浮架的两侧，并以纵向中心线为界采用四串两并方式布线；最大程度的利用现有条件和设备，通过动力的合理分配，减少了电机数量，同时简单合理的布线方式也兼顾磁浮车辆车体特殊性，更好的适应车体下方紧凑的空间；并且，实现了车辆的轻量化，提高了车辆载客能力；以较为经济简便的方法解决了目前中低速磁浮设备布置空间有限、悬浮能力不足的问题；
(5)基于此动力分配方案对设备的合理布置，最大程度的保证了车辆在运行过程中的受力均匀和受力平衡，提高了列车运行平稳性和安全性；
(6)本发明在不改变DC1500V制式及单个牵引逆变器容量的前提下，通过改变直线电机的端电压、减少电机数量并对六台悬浮架动力进行合理配置，满足磁浮车牵引能力设计，更好的适应车下有限空间，提高悬浮载客能力。
附图说明
图1为本发明的方案示意图；
图2为牵引***原理。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
本发明的一种适用于中速磁浮列车的牵引***动力配置方法，基于适用于120km/h速度的直线感应电机的牵引特性，采用单节车六台悬浮架四动两拖的配置方案，其中仅中间四台悬浮架提供牵引动力，在四台悬浮架两侧共配置8台直线电机，以达到中速磁浮列车的牵引能力设计要求。单节车所采用的单套牵引***，如图1所示，主要包括一个高压分线箱、一个高压电气柜、一个电抗器箱和一台牵引逆变器，实现对8台直线电机的控制。基于国内中低速磁浮列车的DC1500V供电制式以及一台牵引逆变器1500kVA的设计容量，单台直线电机设计容量约108kVA，则8台电机所需要容量约为860kVA，由此可见一台牵引逆变器足以满足120km/h速度下磁浮车辆的设计容量要求。图1所示的DC330V为悬浮供电。
120km/h速度等级的磁浮车采用单节车单牵引***六悬浮架四动两拖的动力配置方案，单节车辆中间的第二、三、四、五位悬浮架为均为动力单元，单节车辆两端的第一、六位悬浮架为非动力单元，8个直线电机布置于4个动力单元的两侧，并采用四串两并的布线方式。此配置方案满足直线电机的功率设计要求和磁浮车的牵引能力设计要求。最大程度的实现了车辆的轻量化，并提高了车辆悬浮及载客能力。
如图2所示，牵引***的功能主要是将DC1500V逆变成交流电驱动8台三相直线牵引电机，实现磁浮列车的牵引，电机的连接方式为四串两并。根据输入电压、电流的要求，逆变器主电路采用两电平电压型逆变电路，功率器件采用IGBT。
若在列车速度等级发生变化，牵引直线电机容量及设备大小能够和安装空间合理匹配的前提下，可通过进一步提高直线电机端电压来满足总牵引力的要求，从而使得电机数量减少。此方案在节约了车下设备布置空间的同时实现了车辆的轻量化，达到采用直线电机作为驱动方式实现列车120km/h速度等级运行的牵引力要求。
本发明的配置方案的4台动力悬浮架和2台非动力悬浮架，分别位于车体下方中部及两端，仅依靠配置于二、三、四、五位悬浮架两侧的牵引电机来提供动力，通过采用四动两拖动力分配方式以车体横向中心线进行对称布置可使得悬浮架及车体在牵引及制动时受力分配更加合理，保证车辆动力学性能以及乘坐舒适性；与此同时，更重要的是本发明的布置方式消除了直线牵引电机的端部效应，保证了电机良好的牵引特性；并且，由于4个动力单元位于车体中部相邻的4个悬浮架，8台牵引直线电机之间的布线将进一步简化，也节省了更多的车下空间；另一方面，由于设备数量的减少，实现了车辆的轻量化，提高了车辆载客能力。以较为经济简便的方法解决了目前中低速磁浮设备布置空间有限、悬浮能力不足的问题。基于此动力分配方案对设备的合理布置，最大程度的保证了车辆在运行过程中的受力均匀和受力平衡，提高了列车运行平稳性和安全性。
本发明单台电机容量约为108kVA，最大牵引力约4kN，达到120km/h速度时的牵引力约3.2kN。单节磁浮车达到最大设计时速的阻力约5kN，所以直线电机的特性设计和数量足以满足磁浮车辆120km/h速度下所需牵引力，保证了牵引加速度；并且本发明4个动力单元内的8台直线电机由一套牵引***进行控制，在满足牵引性能的前提下最大程度的减少了车体下方设备数量，节约设备布置空间同时减轻车辆的负担，提高了悬浮能力。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种中速磁浮牵引***动力配置方法，其特征在于，一节车辆采用一套牵引***；所述牵引***至少包括：一台牵引逆变器；
一节车辆配置6台悬浮架，在车辆6台悬浮架中的中间4台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，所述中间4台悬浮架左右两侧布置的8台直线电机作为直线电机单元；
所述中间4台悬浮架同侧的4台直线电机串联，然后将两侧串联后的直线电机并联；
所述直线电机单元输入端与牵引逆变器输出端相连；
所述6台悬浮架以该节车辆中部对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种中速磁浮牵引***动力配置方法，其特征在于，所述牵引***还包括：一个高压分线箱、一个高压电气柜、一个电抗器箱以及一个三相辅助逆变器；所述高压分线箱通过受流器接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为六路，第一路经电抗器后输入牵引逆变器，第二路直接输入牵引逆变器，第三路与第四路与DC330V相连，第五路与第六路与三相辅助逆变器相连。
3.根据权利要求2所述的一种中速磁浮牵引***动力配置方法，其特征在于，所述每台直线电机端电压为275V。
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